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装盒机械典型工作机构

来源:温州高尚包装机械有限公司作者:温州高尚包装机械有限公司网址:http://www.wz-gs.com

装盒机械典型工作机构
装盒机械的工作机构主要包括纸盒撑开及成型机构、传动装置、推料机构、说明书输送机构、封盒装置等,各机构之间通过协调配合完成装盒作业。本节介绍装盒机械中的一些典型工作机构。

   一、纸盒撑开及成型机构

   1 下部推吸式纸盒撑开机构
   图8-16为下部推吸式纸盒片供送及撑开装置,可与推入式充填封口机配套使用。
   该装置的主要特点是:纸盒片存库2的通道采用圆弧与水平直线相组合的结构形式,在高生产率条件下能减少单位时间的加放次数.而且还降低了机身高度.便于操作;存库底口尺寸及工作位置可调,能适应供送多种规格纸盒片的需要.仅要求盒片必须按规定的折叠方位堆放在槽内,以保证顺利开盒;借助摆动导杆机构14使推头4及其支座沿滑杆3做具有急回特性的直线往复运动.以供送盒片至开盒工位;推头的极点位置也可调节,当无料供送时,通过电信号吸动推头偏转下移-可暂停推出盒片;依靠固定的上吸盘7和沿圆弧轨迹平动的下吸盘9共同配合将叠平的盒片撑开;下吸盘能作垂直于水平的分位移.纸盒受开盒导板8的作用得以进一步撑开,并顺利引入快速移动的盒子夹板10内。

图8-16下部推吸式纸盘片供送及撑开装置

   这种装置优点较多,结构简单、通用性强、性能可靠、工序分散、生产率高,对硬质、软质盒片都适用。

2 下部吸推式纸盒撑开机构
   图8-17为下部吸推式纸盒片撑开及供送装置.也可与推入式充填封口机配套使用。
   工作时吸盘摆杆2上的一对吸盘将存库内堆置的纸盒片逐个吸出,开盒导板7的制挡作用使盒撑开成型。当吸盘摆至固定滑板3的工作面即停止吸气并与盒底脱离。接着由推盒摆杆4、接盒摆杆9引导盒子沿该倾斜滑板进人连续运行的主传送链带的盒子夹板6的扇形空间。最后用压盒摆杆8轻拍整形.取得链带的同步运动速度。纸盒一移到滑板下沿,吸盘即向上回摆以提取另一张盒片。
   此装置执行机构较多,动作配合关系也较严格。吸盘的吸盒效果与存库内盒片堆放高度密切相关.故应规定适当下限。竖立盒片库贮存量不太,与提高生产能力必须增加吸盒频率形成矛盾。为顺利开盒,应选用质地挺括的纸盒片。

图8-17 下部吸推式纸盘片撑开及供送装置

3 侧吸式纸盒撑开机构
   图8-18是其中一种,它的功能是将叠合盒片自盒库中吸出,撑展成立体盒筒,并送到自动装盒机中传送包装盒的链条输送机纸盒托槽内。包装盒以叠台盒片成叠地直立着置放在盒片贮箱2的腔膛中,盒片贮箱2的前方设有弹性挡爪5挡住盒片叠,后部有推进盒片叠的推块3。盒片的送进多采用真空吸嘴吸送方式,真空吸嘴安装在摆杆1前端-与真空系统相接,摆杆l由传动装置驱动做返复运动,将叠台盒片自盒片贮箱吸取出,经过成型通道时,撑展成方柱形盒筒体,最后送到链条输送机的纸盘托槽内定位。此后·真空吸嘴断开真空,链条输送机载着盒筒向前行进一个工作节距的位移,摆杆1回摆使真空吸嘴贴合到片贮箱前方,与盒片叠表面接触,当接通真空时将该盒片吸住。就此卫重复将盒片传送到链条输送机上的另一纸盒托槽内,如此循环重复,不断进行供盒成型工作。

图8-18 侧吸式纸盘撑开及供进机构

 4 纸盒成型机构
   图8-19为两端开口长方体盒成型过程示意图。已模切压痕好的单张纸盒片先用盒片及成型盒供送机构8夹到折角工位。由于一边已涂胶,故折叠后即可与内边粘搭在一起。接着,将盒筒枯模芯1送至压合工位-以增加黏结强度。再借助气吸式转向摆杆6将两端开口的成型盒由水平状态转为竖立状态,并移入纸盒传送链带7两夹板的扇形空间,依次进行多工位的间歇转位。

图8-19 两端开口长方体盒成型过程示意图

二、装盒机主传送系统

   图8-20所示为开盒-推入充填-封口机连续主传送系统示意图,该传送系统由两组并列同步运行的传送链带构成。其一是纸盒传送链带7,共有三条套筒滚子链.链上按一定规则均布长方形的金属片,以夹持被等间距传送的盒子;其二是内装物传送链带6,共有两条套简滚子链,链上连接着与各组盒子夹片一一对应的推料机构。当物件被逐个送到载料槽3上之后-因有链条的牵引以及上、下导轨4、5的制约,使得推料板2沿着载料槽滑动并将物件推入纸盒传送链上一端开口的空盒内。包装成品最后经排盒导板1输出。

图8-20 开盒-推入充填-封口机连续主传送系统示意图
   在设计传动链时应注意:
   ①为使链条连接方便和连接磨损均匀,最好采用偶数链节的链条与奇数齿的链轮相配合。
   ②为减轻在高速运动时链传动产生的冲击和振动,选用节距适当小的链条和齿数适当多的链轮。
   ③为使从动链轮的转速稳定,主从动链轮的齿数应该相等,紧边长度等于其节距的整倍数。
   ④为了使链条始终保持适宜的紧张度且易装拆,需要设置相应的调节装置。

 三、推料机构
   常见的推料机构有滑板式推料机构和滑杆式推料机构。
   1 滑板式推料机构
   图8-21所示为滑板式推料机构简图。载料槽1和推料板2为可动配合,槽底部还同传送链上一对平行的支承导向滑杆5相连。由于安置了上、下导轨6、7,再借链的牵引,迫使推料板和载料槽的导向滚轮分别产生所要求的直线往复运动。
   为了防止各相对运动构件在接触部位发生自锁现象,上、下导轨的斜置角度应满足a2≥a1.即推料板和载料槽接触面间的极限摩擦角应大于载料槽和支承导向滑杆接触面间的极限摩擦角.这样工作才会稳定可靠在该机构中,滚轮下导轨采用了双向限位的槽式结构,可防误动作;滚轮上导轨采用了平动的四连杆机构,属保护性措施.一旦推料遇到故障,便会通过与导轨相连的摆杆触动微动开关,控制停机。

图8-21 滑板式推料机构
   2 滑杆式推料机构
   对于滑杆式推料机构来说,应用比较广泛的为推杆滑块支座式,如图8-22所示。该机构的特点是:上部主要用于推程.下部都用于回程;采用推料杆与滑块支座的组合形式,可扩大推程,又显得轻巧灵活.适用于单机和作业线;在上部推程区间,推料杆的槽式导轨,一侧被固定,另一侧做成摆动的(装一复位弹簧),倘若推料发生故障,通过微动开关可传递控制信号,实现自动停机;这种推料机构只有横向推料作用,所以还需配备与其并列同步运行的内装物传送链带;每当纸盒传送链带中断(或停止)了供盒,立即发出检测信号,借助记忆控制系统吸动一牵引电磁铁,使同它相连的一块导板偏摆,使与缺盒相对位的推料杆滚轮改道而沿平行于链传动方向往前连续运动,停止推料作用,在这种情况下,与缺盒相对应的待充填物则移至排出地点等待回收。

图8-22 推杆-滑块支座式推料机构

四、说明书输送机构
   说明书是现代装盒机械中不可缺少的一部分,尽管 外形尺寸、适用范围不尽相同,但是它们的传动原理, 折纸工艺基本上都是一样的。如图8-23,可以看出说 明书折叠机一般有以下几部分组成:存纸库、挡纸摆 杆、叼纸轮、说明书吸嘴、导纸机构、折纸挡板、传纸 机构。其一般的工艺如下:吸嘴吸纸折纸机构折纸 传纸张机构输送折叠好的说明书拾取机构拾取说明书 拾取机构释放说明书。
   1 折纸机构及改进
   对自动装盒机来说,其折纸机的性能直接影响着装 盒机的工作稳定性和可靠性。对自动装盒机上折纸机的 要求,除能完成设定的多种规格折纸功能外t还要能把纸张(说明书)逐张分离,以进入下一步工序。应用一些多功能装盒机时,有纸分离不佳而出 现双张、多张的情况。为解决这一问题,可对折纸机做一微小改进(见图8-24)。在堆放说明 书的外伸纸盘上的相应位置加装了一块分纸橡胶,该分纸橡胶与原机的纸张分离装置相结合。 其工作原理是模拟人对堆叠纸张的手工分搓。当吸气嘴吸下说明书时.紧贴纸张的分纸橡胶起 到橡胶与纸张摩擦的作用.完成对说明书纸张问的第一次分离。说明书被吸下来后,分纸叉进 而插入这张纸与上层纸之间,随后吹气嘴也进人这一位置,吹气嘴上的挡纸片挡住上层纸,此 时吹气嘴吹气将上层纸隔开.使最后一张纸被抽出分离。经过上述小改进后,对避免双张、多 张能起到较好的效果。

图8-23说明书传送过程示意图

图8-24折纸机分张示意图

2 说明书抓取装置
   (1)机构说明
   说明书抓取装置是装盒机说明书供给装置中的一个中间重要机构,它的作用是把折纸机构折叠好的说明书由水平连续进给的状态调整到垂直间歇进给状态。对于整个装盒机来说,完成一个完整的包装,要把物料和说明书装到纸盒中,物料和纸盒都是靠机构间歇供给的,因而要求说明书的供给也必须是间歇的,而且还要有固定的位置。如图8—25所示,位置l表示说明书由折纸机按一定要求折好后,由输送带传送到的位置。说明书传输到位置1后,被挡块阻挡停下,等候夹持,此时说明书是水平位置.并且因为折纸机结构的限制.只能为水平状态。位置2、3表示装盒机正常工作时对说明书的位置要求.说明书应为垂直位置,因而要加一个说明书调向装置,把说明书由水平态改变为垂直态.并且与整机同步.每一个循环要供给一张说明书,以确保装盒线上说明书供给的连续。
   说明书抓取装置如图8-26,它通过取纸夹组合装置11夹取输送带中的说明书,抽出后退回,然后旋转90°,再伸出取纸夹,把说明书放该到装盒机所要求的垂直位置。

图8-25说明书的运动方向示意图
   该机构是通过链轮24与主机相连接,接受主机传来的动力,并通过两个分路进行传导,最终在滑座13上形成一个复合运动。
   (2)结构分析
   链轮24通过链条与主机相连,是机构的动力来源.它通过键连接固定在大轴1上,同时通过键连接固定在大轴上的还有拨轮23、摆杆16,它们随大轴一起运动。轴承固定轴15上面固定着一个轴承,轴承同时在导槽14之中可以自由滑动.滑座13通过直线轴承可以在导轴9上自由滑动,同时导槽14也通过螺钉固定在它上面,拨爪25通过螺钉固定在拨轮23上,它通过固定在它上面的轴承和轴承固定轴把动力向2号件传导,2号件是一个带有4个导槽的槽轮,它与齿轮3通过键连接一起固定在小轴6上。齿轮21、齿轮3是配对齿轮,齿轮2l通过键固定在套简轴18上,同时固定在套筒轴上的还有支架8和底板17组成的一个支承架,它起到支承导轴9的作用,取纸夹组台装置¨,它通过连接条12固定在滑座13上,与滑座做同样的运动.取纸夹组合装置11有两个拨爪,在伸出取说明书的时候,通过撞击一个拨爪而使取纸夹合上,在转动90°后.撞击另一个拨爪,让纸夹打开,放下说明书。挡板lO起到限制说明书的作用,它形成一个导槽,让说明书在导槽之中运动,保证折好的说明书不至于散开,确保机构正常工作。

图8-26 说明书抓取装置

 (3)运动学分析
   从上面的结构来看.取纸夹组合装置11的运动是我们所关心的运动,它相当于一个机械手.起到夹取、放下说明书的作用,但是.它与滑座13连接在一起,因而滑座的运动状态就是取纸夹组合的运动状态,只要让滑座达到所要求的运动状态就可以了。滑座的运动实际是两个运动的合成运动,一个运动是在轴承固定轴15的拨动下沿着导轴9的往复运动,另一个是随着导轴~起转动。前一个运动是连续的,链轮24每转一周,滑座便往复一周,后一个运动通过槽轮传导的.是间歇的,链轮24每转一周,导轴会随着转动1/4周,滑座也会跟着转动1n周。从本机构的结构来看,两个运动的转动方向是相同的,因而,链轮24转动一周t滑座在导轴上不能完成一个往复循环,只能完成3/4循环。具体分析如图8-27所示,上面一排代表槽轮2、导轴9、导槽14的位置关系.下面一排代表槽轮机构的拨爪以及15号件上轴承的位置关系。以下面一排为主动,每转1/8周为一个位置进行排列,因为装盒机每完成一个循环.链轮24要转动2周,所以共分为17个位置关系进行排列,上面相对应的17个排列是相应的槽轮2、导轴9、导槽14的位置关系,单看导轴9的运动,在一个循环中,它只转动了180°。为了保障运动的连续性,采用了双取纸夹组合机构,两个取纸夹交替取纸,完成循环。对于取纸夹的运动,滑块带着取纸夹首先是垂直在下,此时说明书已经放开,然后垂直向上运动,到达导轴中间位置时开始转动90°,接着水平向左伸出夹取说明书”夹取说明书后返回到右边,再转动90°,然后向下伸出,在最下点放开说明书,这样完成一个循环。接下来另一个取纸夹完成下一个循环,值得注意的问题是,就整个机构来说,槽轮机构的拨爪和15号件的安装的空间位置关系不同,会对运动的形态造成不同的影响,如图8-27所示,分别列举了3种不同的安装角度时的运动状态.A是槽轮机构拨爪和15号件的空间位置错开45°进行安装,其运动状态上面已经分析过,是比较理想的状态。实际工作中也是采取这种形式的。B是槽轮机构拨爪和15号件的空间位置重台在一起,滑块在最高点时开始转动,这种安装形式不好,在最高点时转动,转到水平位置的时候取纸夹在最左边.这时取纸夹已经越过撞块而无法打开,不仅不能取到说明书,还会在转动过程损坏说明书,此方案极不可取。c是槽轮机构拨爪和15号件的空间位置错开90°进行安装,滑块在低点刚过就进行了旋转,这种安装形式也不好,说明书和取纸夹还没有完全脱离,此时旋转,会把已经放到位的说明书刮离位置,导致说明书进给的失败。当然,就本机构来说,还有许多安装方法都可以实现所要求的运动状态。

图8-27 机构运动分析图

五、封盒装置
   物品装入包装盒后,封盒装置完成最后的包装作业。封盒装置包括插舌和折舌机构。如图8-28所示.一般折右边舌和折舌盖借助固定导轨的作用在盒行进过程中来完成,折左边舌采用摇杆机构来完成。
   图8—28所示为开盒推入充填封口机封盒系统的机构与结构简图。
   从图8-5看出,当与主传送链带并列同步运行的推料杆将内装物逐个推入盒内后,有关执行机构就执两侧开始对盒子依次完成折左边舌、折右边舌、折插盖舌、压盖整形、成品输出和空盒剔除。
   在工作过程中.为防推料使盘沿传送链带产生横向窜动,后侧的折边舌务必提前进行,然后借导轨压住。至于其他与封盒有关的构件则按前后对应原则布局,力求相向作用力完全抵消。执行元件的结构、形状、尺寸大小、表面光精度以及与主传送链带的联动状况等与能否实现稳定可靠高效能的工作有极密切的关系。
   事实上.在盒子做等速直线运动时.封盒的三组件(即图8-28中6、7、8)却做正圆的等速运动,以致两者在每一次工作循环中不可能达到完全的同步。那么,当插刀的纵向分速度滞后或者超前于盒子时,加上接触表面存在一定的干摩擦,会使已折好的盖舌出现偏左或偏右的扭曲变形。如果变形过大,舌角造型欠佳,就会引起插舌困难、盒体边角裂口等缺陷。当然,插刀的宽度、厚度及对刀是否适当也都有一定影响。另外.为使已插进的盏舌不被退出的刀头带出来,除要求插刀表面光滑外,也可用改善纸盒造型来加以克服。例如.在盖舌折痕两侧开出两条短缝(或叫锁槽),就足以增强边舌对盖舌的制挡作用。随着纸盒规格的变化,封盒系统要设法增加相应的变化措施,以适应完成不同规格的装盒动作要求,这包括有关构件的快速调整与更换。

1 插舌机构工作原理及参数确定
   参考图8-29,设计插舌机构时,要先给定或预选某些参数值.如纸盒外沿宽度B,盖舌插人深度D,传送链七两盒中线间距SΦ.插刀转速nd(r/min),还需求出插刀的平动半径ρ,角速度ωd,线速度vd.即
ωd=πnd/30  vd=πρnd/30=ρωd   (8-1)
纸盒传送链带线速度
v1=SΦnd/60=SΦωd/2π   (8-2)


图8-28 开盒-推入充填-封口机封盒系统

图8-29 插舌机构的参数关系及运动分析
   为了保证顺利插舌和封盒牢靠,常取盖舌插入深度D=12~20mm插刀插入深度H=D+(2~3)mm。对刀时务必遵守一条准则.当驱动刀架的双曲柄转至与纸盒传送链带相垂直,亦即刀头插入盒体最深处时,应使两者的中线恰好重合。因此插入和退出过程相对于盒体中线便具有完全的对称性,说明刀头对盒子的起插角θm和退出角θn相等,而同步角θr则在0与θm(或θn)之间,据此得:
cosθm=(ρ-H)/ρ=1-H/ρ    (8-3)

0<1-H/ρ<1或ρ>H    (8-4)

cosθr=v1/vd=SΦ/2πρ    (8-5)

(ρ-H)/ρ<="" 2π+h   ="" 2π<ρ
   显然,ρ仅取决于SΦ、H,换言之,ρ一定要满足式(8-4)和式(8-6)所限定的数值范围。
   接着,对插刀、盖舌、盖体这三者的相对运动关系作进一步剖析。可求得插刀及其推板的有效宽度
W=B-2(△Sr0+δ)   (8—7)
B0=B+2(△Sr0+δ)  (8—8)
   式中△Sr0为同步点至最深点相对盒体的横向位移量;δ为保证插刀的两边不与盒体的左右内壁接触、两者之间的最小问距。
   详细公式推导请参阅有关参考文献。

2.折舌机构工作原理及参数确定
   参阅图8-28.此折舌机构主要由折舌拨杆和折舌导轨组成,专用来折盒子的两个边舌。通常取边舌长度L=0.5B左右。
   折左边舌拨杆2借助曲柄连秆机构带动。图中a、b、c、d分别代表曲柄、连杆、摇杆和机架的有效长度;β代表曲柄舶极位角;ψ、Φ分别代表摇扦的极位角和转位角;R0代表折舌拨杆的工作半径。
   折舌机构的设计计算应根据已知条件,如SΦ、B、L等值,并考虑主传送系统及相关机构的布局,可预选a(有时取a=ρ)、c、d,然后再求解其他参数。当折舌拨杆前端沿堰时针方向摆至极位i'时,要使i'O1连线能同主传进链带上某一盒子的中线恰好重合.而当该拨杆回摆到另一极位j'时.则应偏离盒子(对多规格盒型,是指最宽盒子)的边舌之外,取其横向间距为△l。因此,连杆长度和摇杆支座的位置必须设计成为可调节的结构形式。再有,对安装折右边舌导轨来说,它的左端位置也必须调整得当,尤其当两边舌出现折叠情况(L=0.5B+2mm左右)时,应有助于实现后折右边舌以盖住左边舌的工艺过程

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